认知第九章问题解决课件

第九章第九章 问题解决问题解决第九章问题解决1n一、问题解决的概述一、问题解决的概述n二、问题解决的策略二、问题解决的策略n三、问题解决的障碍物和推动力三、问题解决的障碍物和推动力n四、专家知识四、专家知识一、问题解决的概述2一、问题解决的概述一、问题解决的概述n1、问题和问题解决的涵义、问题和问题解决的涵义n2、问题解决类型、问题解决类型一、问题解决的概述1、问题和问题解决的涵义31、问题和问题解决的涵义、问题和问题解决的涵义n（1）何谓问题）何谓问题nDuncker,1945q一个问题产生于一个活着的人，他有一个目标，一个问题产生于一个活着的人，他有一个目标，但又不知道怎样做才能达到这个目标之时，每但又不知道怎样做才能达到这个目标之时，每当他不能通过简单的行动从一种情境到达另一当他不能通过简单的行动从一种情境到达另一种需要的情境时，就要求助于思考种需要的情境时，就要求助于思考这种思这种思考的任务是设计某种行动，这种行动能使其从考的任务是设计某种行动，这种行动能使其从当前的情境达到需要的情境。当前的情境达到需要的情境。1、问题和问题解决的涵义（1）何谓问题4定义要点定义要点n如果你已经知道怎样根据已知的情境去行动如果你已经知道怎样根据已知的情境去行动（或系列行动），那你实际上就不存在问题。（或系列行动），那你实际上就不存在问题。n只有当你不知道采取什么步骤达到目标，或者只有当你不知道采取什么步骤达到目标，或者必须采取中介行动时，你才算遇上问题。必须采取中介行动时，你才算遇上问题。定义要点如果你已经知道怎样根据已知的情境去行动（或系列行动）5n按照已知的定义条件，下列问题属于心理学意按照已知的定义条件，下列问题属于心理学意义上的义上的“问题问题”吗？吗？nA:2+3=?nB:23738=?为什么？为什么？按照已知的定义条件，下列问题属于心理学意义上的“问题”吗？6n所有的问题都包含有所有的问题都包含有3个基本的成分：个基本的成分：(1)给定：问题的起始状态；给定：问题的起始状态；(2)目标：问题要求的答案或目标状态；目标：问题要求的答案或目标状态；(3)障碍：给定与目标之间的隔阂物，通障碍：给定与目标之间的隔阂物，通过思维可以寻找解决的方法。过思维可以寻找解决的方法。所有的问题都包含有3个基本的成分：(1)给定：问题7问题解决中的问题的真正涵义问题解决中的问题的真正涵义问题解决强调的是问题解决强调的是Duncker（邓克尔）的（邓克尔）的观点：当你不知道怎么做时，你做什么观点：当你不知道怎么做时，你做什么？问题表述问题表述问题目标状态问题目标状态问题的中间状态问题的中间状态问题的初始状态问题的初始状态解题程序解题程序问题解决中的问题的真正涵义问题解决强调的是Duncker（邓8（2）问题解决）问题解决n问题解决（问题解决（ProblemSovling）是指由一定情）是指由一定情境引起，按照一定的目标，应用一定认知操作境引起，按照一定的目标，应用一定认知操作或技能活动，使问题得到解决的过程。或技能活动，使问题得到解决的过程。（2）问题解决问题解决（ProblemSovling）是指9n问题空间是指问题解决者对所要解决问题的一问题空间是指问题解决者对所要解决问题的一切可能的认识状态，包括对问题的初始状态和切可能的认识状态，包括对问题的初始状态和目标状态的认识，以及如何由初始状态转化为目标状态的认识，以及如何由初始状态转化为目标状态的认识等。目标状态的认识等。问题空间是指问题解决者对所要解决问题的一切可能的认识状态，包10问题解决的特征问题解决的特征nn目的指向性目的指向性n操作序列操作序列n认知操作认知操作问题解决的特征11问题解决的周期问题解决的周期n问题识别问题识别n问题定义问题定义n策略构思策略构思n信息组织信息组织n资源分配资源分配n监控监控n评价评价问题解决的周期问题识别122、问题解决的类型、问题解决的类型（1）明确限定性问题（界定良好的问题）明确限定性问题（界定良好的问题）（2）非明确限定性问题（界定不良问题）非明确限定性问题（界定不良问题）2、问题解决的类型（1）明确限定性问题（界定良好的问题）13（1）明确限定性问题）明确限定性问题n明确界定问题是指对问题的起始状态和目标状明确界定问题是指对问题的起始状态和目标状态都作了明确规定，并最终会有一个明确答案。态都作了明确规定，并最终会有一个明确答案。n归纳结构问题归纳结构问题n三种类型三种类型转换问题转换问题n重新排列重新排列（1）明确限定性问题明确界定问题是指对问题的起始状态和目标状14归纳结构问题归纳结构问题n要求问题解决者对自己所面临问题中诸成分的要求问题解决者对自己所面临问题中诸成分的关系作出鉴别，并要在它们之间建构一种新的关系作出鉴别，并要在它们之间建构一种新的关系来解决问题。关系来解决问题。n如如类比类比“拍拍”与与“皮球皮球”，那么在，那么在“乒乓球乒乓球”的前面应该写什么呢？的前面应该写什么呢？n律师：客户：医生：（律师：客户：医生：（）n（护士、病人、药物、医学博士）（护士、病人、药物、医学博士）归纳结构问题要求问题解决者对自己所面临问题中诸成分的关系作出15转换问题转换问题n要求问题解决者运用一系列算子或者操作过程，要求问题解决者运用一系列算子或者操作过程，把问题的初始状态转换为目标状态。把问题的初始状态转换为目标状态。转换问题要求问题解决者运用一系列算子或者操作过程，把问题的初16认知第九章问题解决课件17重新排列重新排列n要求问题解决者对所面临问题中诸成分在脑中要求问题解决者对所面临问题中诸成分在脑中进行重新排列，或者以满足某一种方式进行重进行重新排列，或者以满足某一种方式进行重新组合。新组合。n如把用如把用“PYOLGSCHOY”较快的时间改排使其具较快的时间改排使其具有意义。有意义。重新排列要求问题解决者对所面临问题中诸成分在脑中进行重新排列18（2）非明确限定性问题）非明确限定性问题n非明确限定性问题是指问题的初始状态或目标非明确限定性问题是指问题的初始状态或目标状态以及可能的认知操作都不清楚，或没有明状态以及可能的认知操作都不清楚，或没有明确说明，使问题具有不确定性。确说明，使问题具有不确定性。（2）非明确限定性问题非明确限定性问题是指问题的初始状态或目19n这个故事象一个笑话。一个年轻男子有一次去请一个算命人看手相。当他听了算命人的预言时，他大笑起来，而且大声说算命人说的全无意义。年轻人不知道的是，这个算命人是一个魔法无边的女巫。不幸的是，年轻人极大地触怒了女巫，所以，女巫把一个符咒投在年轻人身上。她用符咒将他变成一个既强有力的赌徒，又是一个永远输钱的人。他不得不去赌博，却又赢不到一分钱。年轻人赌场失意，但却是情场得意。他刚刚与一个非常富有的女人结婚。她每天都十分高兴地陪丈夫去赌场。她给他钱，当他在赌桌上把所有的钱都输掉时，她却面带着幸福的微笑。就这样，他们一起过着幸福地生活到永远。为什么年轻男子的妻子这样喜欢看他输钱？这个故事象一个笑话。一个年轻男子有一次去请一个算命人看手相。20假设有张方格板，板上假设有张方格板，板上有有64个黑方格和白方格个黑方格和白方格。还有。还有32张多米诺骨牌，张多米诺骨牌，每张骨牌在方格上占两个每张骨牌在方格上占两个方格，这样可以用方格，这样可以用32张骨张骨牌摆满整个方格板。牌摆满整个方格板。现在，假设把这张方格板现在，假设把这张方格板一条斜对角线上的两个方格一条斜对角线上的两个方格去掉，如右图。现在有去掉，如右图。现在有62个个方格，能否用方格，能否用31张骨牌张骨牌摆满这摆满这62个方格呢？为什么？个方格呢？为什么？假设有张方格板，板上21二、问题解决的策略二、问题解决的策略n1、算法、算法n2、启发式、启发式二、问题解决的策略1、算法221、算法、算法n算法是指在问题空间内，随机搜索所有可能的算法是指在问题空间内，随机搜索所有可能的算子或途径，直到选出一种有效的方法来解决算子或途径，直到选出一种有效的方法来解决问题的策略。问题的策略。1、算法算法是指在问题空间内，随机搜索所有可能的算子或途径，232、启发式、启发式n启发式是指个体根据自己已有的知识经验，在启发式是指个体根据自己已有的知识经验，在问题空间内进行粗略搜索来解决问题的策略。问题空间内进行粗略搜索来解决问题的策略。2、启发式启发式是指个体根据自己已有的知识经验，在问题空间内24（1）手段）手段-目的分析目的分析n该策略的核心是要发现问题的当前状态与目标该策略的核心是要发现问题的当前状态与目标状态的差别，并应用算子来缩小这种差别。状态的差别，并应用算子来缩小这种差别。n河内塔问题河内塔问题n传教士和野人过河问题传教士和野人过河问题n森林纵火者和森林热爱者问题森林纵火者和森林热爱者问题（1）手段-目的分析该策略的核心是要发现问题的当前状态与25野人与传教士过河问题野人与传教士过河问题26n你去书店想找一本书，你去书店想找一本书，Hortense著的一个著的一个月赚一百万，你不知道这本书在那个位置上。月赚一百万，你不知道这本书在那个位置上。解决这个问题的算法是怎样的？可以用启发式解决这个问题的算法是怎样的？可以用启发式吗？吗？你去书店想找一本书，Hortense著的一个月赚一百万，27（2）逆向搜索）逆向搜索n在解决问题时，设置一个目标状态，由此出发，在解决问题时，设置一个目标状态，由此出发，想出相应的步骤退回到当前状态，在实际操作想出相应的步骤退回到当前状态，在实际操作时又反过来，从当前状态走到目标状态。时又反过来，从当前状态走到目标状态。（2）逆向搜索在解决问题时，设置一个目标状态，由此出发，想出28认知第九章问题解决课件29n三个人在进行赌博，每一局的结果都是一个人三个人在进行赌博，每一局的结果都是一个人输，其他两人赢。输，其他两人赢。输者必须支付赢家当前所输者必须支付赢家当前所有的钱数。三个人一共赌了三局。在第三局结有的钱数。三个人一共赌了三局。在第三局结束时，束时，每个人都各输了一局，每个人都各输了一局，且每个人所有且每个人所有的钱数都是的钱数都是8美元。问每个人最初的赌注是多美元。问每个人最初的赌注是多少？少？三个人在进行赌博，每一局的结果都是一个人输，其他两人赢。30问题解决的阶段问题解决的阶段n认知心理学认为，问题解决可以分为认知心理学认为，问题解决可以分为4个阶个阶段：段：（1）问题表征）问题表征n（2）选择算子）选择算子n（3）应用算子）应用算子n（4）评价当前状态）评价当前状态问题解决的阶段认知心理学认为，问题解决可以分为4个阶段31三、问题解决的障碍物和推动力三、问题解决的障碍物和推动力n1、双绳问题、双绳问题三、问题解决的障碍物和推动力1、双绳问题32n2、一名妇女住在一个小镇上，她、一名妇女住在一个小镇上，她married那那个镇上个镇上20名不同的男子。它们所有人都还活着，名不同的男子。它们所有人都还活着，而且她从未与任何人离婚。然而，她又没有违而且她从未与任何人离婚。然而，她又没有违反法律。你知道她是如何做到的吗？反法律。你知道她是如何做到的吗？2、一名妇女住在一个小镇上，她married那个镇上2033n3、你把一些黑色和棕色的袜子放进抽屉里，、你把一些黑色和棕色的袜子放进抽屉里，混合比例是混合比例是5比比1。请问，你必须从抽屉里抽取。请问，你必须从抽屉里抽取多少只袜子才能确保你取出来的袜子里有两只多少只袜子才能确保你取出来的袜子里有两只是相同颜色的？是相同颜色的？3、你把一些黑色和棕色的袜子放进抽屉里，混合比例是5比1。请34n心理定势（心理定势（mentalset）:是一种思维的框架，是一种思维的框架，是指用于表征一个问题、问题情境或者问题解是指用于表征一个问题、问题情境或者问题解决程序的已有模型。决程序的已有模型。心理定势（mentalset）:是一种思维的框架，是指用于35卢金斯的水罐问题卢金斯的水罐问题用这些水罐作为用这些水罐作为量具。要求被试量具。要求被试量取一定量的水，量取一定量的水，每个水罐的容量每个水罐的容量各不相同。各不相同。卢金斯的水罐问题用这些水罐作为量具。要求被试量取一定量的水，36水罐水罐A水罐水罐B水罐水罐C目标值目标值118431052942621314368642859325水罐A水罐B水罐C目标值1184310529426213137功能固着（功能固着（functional fixedness）n或称功能固定性（或称功能固定性（functionalfixity），即我），即我们看不出如何将一个物体作为工具来帮助我们们看不出如何将一个物体作为工具来帮助我们解决问题，因为这不是这个物体的正常功能。解决问题，因为这不是这个物体的正常功能。n下面的实验描述了邓克尔对功能固着的研究。下面的实验描述了邓克尔对功能固着的研究。功能固着（functionalfixedness）或称功能38邓克的盒子问题邓克的盒子问题n被试的任务是把三支小蜡烛安置在与视线相平被试的任务是把三支小蜡烛安置在与视线相平行的门上。行的门上。n被试使用的材料放在桌子上：几枚大头钉、几被试使用的材料放在桌子上：几枚大头钉、几根火柴、三个火柴盒大小的用纸板做的盒子以根火柴、三个火柴盒大小的用纸板做的盒子以及蜡烛。及蜡烛。邓克的盒子问题被试的任务是把三支小蜡烛安置在与视线相平行的39认知第九章问题解决课件40结果结果n在控制条件下，所有的被试都解决了问题。在控制条件下，所有的被试都解决了问题。n在在“功能固着功能固着”条件下，条件下，7个测试者只有个测试者只有3个人个人解决了问题。解决了问题。n第三种条件下只有第三种条件下只有1个测试者解决了问题。个测试者解决了问题。结果在控制条件下，所有的被试都解决了问题。41“九点阵九点阵”问题问题“九点阵”问题42n n肿瘤问题肿瘤问题肿瘤问题肿瘤问题n n假如你是个医生，面临一个胃部患恶性肿瘤的病人，假如你是个医生，面临一个胃部患恶性肿瘤的病人，假如你是个医生，面临一个胃部患恶性肿瘤的病人，假如你是个医生，面临一个胃部患恶性肿瘤的病人，这个病人不能动手术，但如果不摧毁肿瘤，病人会死这个病人不能动手术，但如果不摧毁肿瘤，病人会死这个病人不能动手术，但如果不摧毁肿瘤，病人会死这个病人不能动手术，但如果不摧毁肿瘤，病人会死掉。有一种射线可用来摧毁肿瘤，但如果用高强度射掉。有一种射线可用来摧毁肿瘤，但如果用高强度射掉。有一种射线可用来摧毁肿瘤，但如果用高强度射掉。有一种射线可用来摧毁肿瘤，但如果用高强度射线幅射肿瘤，肿瘤虽会被摧毁，但这种高强度射线也线幅射肿瘤，肿瘤虽会被摧毁，但这种高强度射线也线幅射肿瘤，肿瘤虽会被摧毁，但这种高强度射线也线幅射肿瘤，肿瘤虽会被摧毁，但这种高强度射线也会使肿瘤通道上的健康组织受到损伤。强度较低的射会使肿瘤通道上的健康组织受到损伤。强度较低的射会使肿瘤通道上的健康组织受到损伤。强度较低的射会使肿瘤通道上的健康组织受到损伤。强度较低的射线对健康组织无害，但也不会摧毁肿瘤，用什么方式线对健康组织无害，但也不会摧毁肿瘤，用什么方式线对健康组织无害，但也不会摧毁肿瘤，用什么方式线对健康组织无害，但也不会摧毁肿瘤，用什么方式能使射线摧毁肿瘤同时又避免伤害健康组织呢能使射线摧毁肿瘤同时又避免伤害健康组织呢能使射线摧毁肿瘤同时又避免伤害健康组织呢能使射线摧毁肿瘤同时又避免伤害健康组织呢?问题解决的推动力问题解决的推动力-类比迁移类比迁移肿瘤问题问题解决的推动力-类比迁移43军事问题军事问题n有一位将军希望攻破一座城堡，城堡坐落在国有一位将军希望攻破一座城堡，城堡坐落在国家的中心位置，从城堡向外有很多辐射状道路，家的中心位置，从城堡向外有很多辐射状道路，所有道路都埋有地雷，所以，尽管小队人马可所有道路都埋有地雷，所以，尽管小队人马可以安全通行，但是任何大批军队都会引爆地雷，以安全通行，但是任何大批军队都会引爆地雷，因此，投入全部兵力单一直接进攻是不可能的。因此，投入全部兵力单一直接进攻是不可能的。请问：将军该怎么办？请问：将军该怎么办？军事问题有一位将军希望攻破一座城堡，城堡坐落在国家的中心位44酝酿酝酿避免负迁移避免负迁移n提高酝酿效果的两种方式提高酝酿效果的两种方式n1）在问题的起初阶段投入足够的时间）在问题的起初阶段投入足够的时间n2）留出足够的酝酿时间）留出足够的酝酿时间酝酿避免负迁移提高酝酿效果的两种方式45四、专家知识四、专家知识n通常专家是指在其所从事的领域内具有通常专家是指在其所从事的领域内具有10年以年以上经验的人。上经验的人。n问题：问题：专家更聪明吗？知识？能力？专家更聪明吗？知识？能力？四、专家知识通常专家是指在其所从事的领域内具有10年以上经46专家和新手的比较专家和新手的比较n1、在知识组织上的差异、在知识组织上的差异n专家的图式涉及庞大的、彼此紧密相连的知识专家的图式涉及庞大的、彼此紧密相连的知识单元，它们是根据各知识单元潜在的结构相似单元，它们是根据各知识单元潜在的结构相似性而被组织在一起的。相反，新手的图式涉及性而被组织在一起的。相反，新手的图式涉及一些相对较小的、无关联的知识单元，它们是一些相对较小的、无关联的知识单元，它们是根据表面相似性而组织在一起的。根据表面相似性而组织在一起的。专家和新手的比较1、在知识组织上的差异47认知第九章问题解决课件48Eylon的实验的实验n心理学家心理学家Eylon等把有关物理学中等把有关物理学中“浮力的知浮力的知识识”内容整理成两种形式：一种传统的线性的内容整理成两种形式：一种传统的线性的组织方式（物理教材形式），另一种是根据专组织方式（物理教材形式），另一种是根据专家的有关浮力的知识分析结果以层次方式呈现家的有关浮力的知识分析结果以层次方式呈现给学习物理的学生。给学习物理的学生。Eylon的实验心理学家Eylon等把有关物理学中“浮力的知49n结果表明结果表明:使用层次性教材比使用线性教材被使用层次性教材比使用线性教材被试者在对材料的保持以及解决问题的成绩上分试者在对材料的保持以及解决问题的成绩上分别高出别高出40%和和25%的成绩。的成绩。结果表明:使用层次性教材比使用线性教材被试者在对材料的保持以50Chi等人的研究等人的研究nChi等人在一项研究中把被试的专门知识分为等人在一项研究中把被试的专门知识分为三个水平，其中专家是物理学研究生，中间水三个水平，其中专家是物理学研究生，中间水平的被试是物理学专业的四年级本科生。新手平的被试是物理学专业的四年级本科生。新手则是只学过一点物理学入门课程的学生。则是只学过一点物理学入门课程的学生。Chi等人的研究Chi等人在一项研究中把被试的专门知识分为三51n该研究分为四个步骤，被试的任务是对该研究分为四个步骤，被试的任务是对40道物道物理题进行分组。第一步，被试只需对这些物理理题进行分组。第一步，被试只需对这些物理问题进行分组。第二步，要求他们检查自己的问题进行分组。第二步，要求他们检查自己的分组情况，并允许其对原来的组再进行划分，分组情况，并允许其对原来的组再进行划分，第三步，要求已再划分出的组进行检查并进行第三步，要求已再划分出的组进行检查并进行更细的划分。第四步，重新检查最初划分出的更细的划分。第四步，重新检查最初划分出的组，并根据自己认为合适的物理学原理把它们组，并根据自己认为合适的物理学原理把它们合并起来。合并起来。该研究分为四个步骤，被试的任务是对40道物理题进行分组。第一52认知第九章问题解决课件53认知第九章问题解决课件542、在知识数量上的差异、在知识数量上的差异n德格鲁特（德格鲁特（1965），出色棋手，致力于研究不），出色棋手，致力于研究不同级别的棋手如何走棋。同级别的棋手如何走棋。n他让象棋大师和普通棋手看实际比赛的棋局各他让象棋大师和普通棋手看实际比赛的棋局各5秒，然后打乱棋子，让他们各自重新恢复刚秒，然后打乱棋子，让他们各自重新恢复刚才的棋局。才的棋局。2、在知识数量上的差异德格鲁特（1965），出色棋手，致力于553、组装问题、组装问题n在问题解决时，专家花费更多的时间去表征问在问题解决时，专家花费更多的时间去表征问题而在运用策略上花得时间较少。而新手正好题而在运用策略上花得时间较少。而新手正好相反。相反。3、组装问题在问题解决时，专家花费更多的时间去表征问题而在运56思考题思考题n名词：问题解决、问题空间、算法、启发法、手段名词：问题解决、问题空间、算法、启发法、手段-目的分析、心理定势、功能固着目的分析、心理定势、功能固着n1、谈谈问题解决中的启发式策略。谈谈问题解决中的启发式策略。n2、在问题解决中经常遇到哪些障碍？举例说明。、在问题解决中经常遇到哪些障碍？举例说明。n3、问题和问题解决的特征各是什么？、问题和问题解决的特征各是什么？n4、问题解决可分为哪几个阶段？、问题解决可分为哪几个阶段？思考题名词：问题解决、问题空间、算法、启发法、手段-目的分析57